指针和指针指向指针的麻烦

Question

我很难理解为什么一段代码能工作。以下是stdlib实现qsort的比较函数：

int scmp(const void *p1, const void * p2)
{
  char *v1, *v2;

  v1 = (char *) p1;
  v2 = (char *) p2;
  return strcmp(v1,v2);
}

当然，这只适用于字符串。我的问题是:为什么下面的代码起作用？

int scmp(const void *p1, const void * p2)
{
  char *v1, *v2;

  v1 = *(char **) p1;
  v2 = *(char **) p2;
  return strcmp(v1,v2);
}

在我看来，在第二个版本中，我正在有力地将一个char*转换为char**。问题是该变量仍将包含char变量的地址。当我应用*时，我的理解是C将通过获取p1的内容来处理这个命令，然后按照存储在其中的地址读取8个字节(在我的arch上)，这样它最终将得到一个char*类型的值。在我看来，这将导致将8个字符合并到无效的内存地址中。

尽管如此，这两种功能仍然工作得很好。我哪里出问题了？

Answer 1

假设您希望使用int对数组进行排序。

int numbers[] = {10, 50, 35, 62, 22};

首先，创建一个可以比较两个int的函数。

int intCompare(void* p1, void* p2)
{
   int n1 = *(int*)p1;
   int n2 = *(int*)p2;
   return (n1 < n2);
}

然后，您可以使用：

qsort(numbers, 5, sizeof(int), intCompare);

当numbers被传递给qsort时，它被腐化为int*，并被传递为void*。当我们需要从void*中的intCompare中提取数字时，我们需要在取消引用指针和比较值之前将其转换为int*。

将类推到字符串，假设您想要排序：

char* strings[] = { "abc", "xyz", "def" };

对qsort的调用将是：

qsort(strings, 3, sizeof(char*), scmp);

当strings被传递给qsort时，它被腐化为char**，并被传递为void*。被qsort传递给qsort的指针的底层类型将是char**类型，而不是char*类型。因此，正确的做法是：

int scmp(const void *p1, const void * p2)
{
  char *v1, *v2;

  v1 = *(char **) p1;
  v2 = *(char **) p2;
  return strcmp(v1,v2);
}

第一个版本的工作是由于幸运巧合在某些情况下。这里有一个示例程序，它显示了几种情况，其中它不工作，而第二个版本应该总是工作。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

// First version of scmp
int scmp1(const void *p1, const void * p2)
{
  char *v1, *v2;

  v1 = (char *) p1;
  v2 = (char *) p2;
  return strcmp(v1,v2);
}

// Second version of scmp
int scmp2(const void *p1, const void * p2)
{
  char *v1, *v2;

  v1 = *(char **) p1;
  v2 = *(char **) p2;
  return strcmp(v1,v2);
}

void test1()
{
   char* strings[] = { "abc", "xyz", "def" };
   qsort(strings,  3, sizeof(char*), scmp1);
   for( int i = 0; i < 3; ++i )
   {
      printf("%s\n", strings[i]);
   }
   printf("\n");
}

void test2()
{
   char* strings[] = { "abc", "xyz", "def" };
   qsort(strings,  3, sizeof(char*), scmp2);
   for( int i = 0; i < 3; ++i )
   {
      printf("%s\n", strings[i]);
   }
   printf("\n");
}

void test3()
{
   char** strings = malloc(3*sizeof(char*));
   strings[0] = "abc";
   strings[1] = "xyz";
   strings[2] = "def";

   qsort(strings,  3, sizeof(char*), scmp1);
   for( int i = 0; i < 3; ++i )
   {
      printf("%s\n", strings[i]);
   }

   free(strings);
   printf("\n");
}

void test4()
{
   char** strings = malloc(3*sizeof(char*));
   strings[0] = "abc";
   strings[1] = "xyz";
   strings[2] = "def";

   qsort(strings,  3, sizeof(char*), scmp2);

   for( int i = 0; i < 3; ++i )
   {
      printf("%s\n", strings[i]);
   }

   free(strings);
   printf("\n");
}

int main()
{
   // Does not work.
   test1();

   // Should work always.
   test2();

   // Does not work.
   test3();

   // Should work always.
   test4();
}

产出(使用gcc 4.8.4)：

abc
xyz
def

abc
def
xyz

abc
xyz
def

abc
def
xyz